2.6.2. Растворимость

Концентрация вакансий от 1 до 10²³. 10²³ – число атомов в единице объёма.

S – энтропия, увеличивается значительно.

При равновесии

В результате можно показать, что число вакансий увеличивается с температурой.

Равновесные состояния физически однородной системы и совершаемые ею равновесные процессы можно изображать графически соответственно точками и кривыми на плоскости с прямоугольными декартовыми координатами, вдоль осей которых откладываются параметры состояния системы, или однозначно связанные с ними функции состояния. Наиболее распространённые диаграммы V – P, S – T, S – H (первый символ – ось абсцисс, второй – ось ординат).

2.6.3. Международная система единиц си (метр, килограмм, секунда, градус, Кельвин, моль)

Кельвин, К, единица термодинамической температуры, 1/273,16 – части термодинамической температуры тройной точки воды.

Моль – единица количества вещества, равная количеству вещества системы, в которой содержится столько структурных элементов (молекул, атомов, ионов, электронов, других частиц или специфицированных групп частиц), сколько атомов содержится в 0,012 кг нуклида ¹²C (изотопа углерода с атомной массой 12).

Прежде, чем перейти к рассмотрению диаграмм состояния вспомним некоторые определения. (У каждой науки свой язык, …)

Фаза – в термодинамике, не путать с радиотехникой, совокупность частей системы, тождественных по химическому составу и термодинамическим свойствам и находящихся между собой в термодинамическом равновесии.

Гомогенная система однофазна, в ней отсутствуют внутренние границы раздела.

Гетерогенная система содержит как минимум две фазы. Вода в тройной точке содержит три фазы: лед, жидкость, пар. Фаза отделена друг от друга поверхностями раздела. Вещество может существовать в виде различных фаз (напр. агрегатных состояний, полиморфных модификаций).

В отсутствии внешних полей и химических реакций состояние фазы, содержащей k – компонентов, определяется k+1 независимыми переменными (температура, давление) и (k-1) мольными долями компонентов.

В общем виде правило фаз определяется соотношением

,

где - число компонентов;

- число фаз;

- число параметров, определяющих равновесие;

- число степеней свободы, т.е. число независимых способов, которыми можно изменить состояние системы, при изменении параметров системы.

Иногда используется для определения термин вариантность системы.

Обычно состояние системы определяется двумя параметрами T и P. В этом случае правило фаз определяется соотношением Гиббса.

,

при - нонвариантная (инвариантная система ( );

и - моновариантная система;

и - дивариантная система.

Многие вещества при постоянном давлении имеют определенную температуру плавления. При этом жидкая и твердая фаза таких веществ в определенном температурном интервале будут находиться в равновесии.

Для двойных сплавов (A, B) свободная энергия на 1 моль фазы при P=const, полностью определяется температурой системы и ее составом. Зависимость молярной свободной энергии от состава можно изобразить графически.

Для жидкой фазы значение свободной энергии ниже, чем для твердой фазы при температуре T, независимо от соотношения компонентов A, B.

Если система состоит из твердой или жидкой фазы состава N_B(2) свободная энергия системы может быть понижена превращением системы в твердую фазу состава N_B(1) или жидкую фазу состава N_В(3).

Значение свободной энергии смесей состава N_B(1) и N_B(3) должно лежать на пунктирной линии, зависимости G от N_B.

Рис . Зависимость молярной свободной энергии жидкой и твердой фаз от атомной доли компонента B(N_B) для температуры T₁(а).

Д иаграмма состояния (б).

Диаграмма состояния показывает, что при температуре выше T₁ сплавы всех составов будут представлять собой равновесную жидкую фазу. Сплав N_В(3) до температуры T₂ находится только в жидком состоянии, после T₃ – только в твердом состоянии. В промежутке от T₂ до T₃ в обоих (жидкость + твердое тело) фазах.

Зависимость молярной свободной энергии жидкой и твердой фаз от атомной доли компонента B(N_B) для температуры T₂(в).